医疗废弃物焚烧处理研究的发展概况

医疗废弃物焚烧处理研究的发展概况

医疗废弃物是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废弃物。医疗废弃物中可能存在传染性病菌、病毒、化学污染物及放射性等有害物质。据有关检测，医疗废弃物中细菌总数为8.6×103～1.7×107个／mL(或g)，大肠菌群数4.8×103～2.82×104／100mL(或100g)。抽查7份样品中沙门氏菌均为阳性；1份样品绿脓杆菌结果为阳性；1份样品乙肝表面抗原结果为阳性。它们污染环境、传播疾病、威胁健康，具有极大的危险性。另外，废弃物中的有机物不仅滋生苍蝇、蚊虫等传播疾病的有害昆虫，同时有机物的分解会释放出难闻的NH3、H2S、SO2等有害物质。这些有害物质及病原体大量附在废弃物中的颗粒物质上，在风、气流和水体的作用下，飘散于空气和水体中。如果处理不当，会成为医院感染和社会环境的公害源，甚至成为疫病流行的疫情源头。医疗废弃物在国外被视为“顶级危险”和“致命杀手”， 在国内也被列为《国家危险废弃物名录》47类危险废弃物中的首要废弃物。

据统计，我国2003年医疗机构日产医疗废弃物4500吨，年产165万吨，仅北京市各级医疗机构日产医疗废弃物就60余吨，年产21900余吨，且以每年3～6% 的速度增长。如此众多的医疗废弃物必须采取严格的管理和有效的处理措施，来减少潜在的传染危险。但是目前我国对医疗废弃物的处理很不到位，虽然一些城市实现了医疗废弃物集中处置，但处理效率和处置方式参差不齐，大部分医院由于负担不起或不愿承担昂贵的医疗废弃物集中处置费用而由医院自行处理，其中只有部分有条件的医院设置了小型焚烧炉进行焚烧处理，工艺也很简单，达不到国家医疗废弃物焚烧炉大气污染物排放的限值。在一些中小医院和社区、村卫生室等，还普遍地存在未经过任何处理的医疗废弃物和生活垃圾混合处理的情况，导致大量的医疗废弃物散落到社会上，给人民的健康带来极大的危害。本文将详细介绍医疗废弃物的组成、分类以及焚烧处理技术，特别是焚烧炉的几种典型炉型、操作参数、PCDD/Fs生产量的影响因素、烟气的净化等。 1、 医疗废弃物的分类

医疗机构特别是医院每天都产生大量的废弃物，这些废弃物种类繁多，性质也各不相同。因此应根据废弃物的不同性质进行分类，以采取不同有效的措施对这些废弃物进行处理。 表1 医疗废弃物的物理组成

表2 四种主要医用塑料的化学成份(wt% )

医疗废弃物中约有75~90%是无危险性的普通废弃物，这些废弃物主要产生于医疗机构的行政管理或后勤部门，以及维修医疗设备时所排放的废弃物。其余10~25%的医疗废弃物则是有危险性的，必须要进行严格处理，以减少对人体健康的危害和环境的污染。

目前国际上尚无公认的医疗废弃物分类方法，往往因地域不同而略有差异。在美国，把需要焚烧的医疗废弃物分为三类：红袋子废弃物（red bag waste）、病理性废弃物（pathological waste）和一般废弃物（general hospital waste）。葡萄牙法律把医疗废弃物分为四类：类似于城市垃圾的医疗废弃物，不需要特别处理的可以认为类似于城市垃圾的没有危害的医疗废弃物，具有生物危险性的在销毁前必须经过预处理的医疗废弃物，必须焚烧的特殊医疗废弃物。我国把医疗废弃物分为以下五类：（1）感染性废弃物，指携带病原微生物具有引发感染性疾病传播危险的废弃物，包括被病人血液、体液、排泄物污染的物品，隔离传染病病人或者疑似传染病病人产生的生活垃圾，病原体的培养基、标本和菌种、毒种保存液，各种废弃的医学标本，废弃的疫苗、血清、血液及血制品，使用后的一次性医疗器械视为感染性废弃物；（2）病理性废弃物，指人体切除物和医学实验动物尸体等，包括手术及其他诊疗过程中直接切除下来的人体组织、脏器、胚胎、残肢，医学动物实验的组织、尸体，病理室切片后用的人体组织、病理腊块等；（3）损伤性废弃物，指能够扎伤或者割伤人体的废弃的锐器，包括所有的针头、缝合针，各类刀、锯，载玻片、玻璃试管、玻璃安瓿等；（4）药物性废弃物，指过期、淘汰、变质或者污染的废弃的药品，包括废弃的一般性药品，废弃的细胞毒性药物和遗传毒性药物等；（5）化学性废弃物，指具有毒性、腐蚀性、易燃易爆性的废弃的化学物品，包括医学影像室、实验室废弃的试剂、胶片冲洗液等。 2、 国内外医疗废弃物处理的研究发展概况

世界各发达国家为实现医疗废弃物处理无污染的要求，投入大量的人力物力研究开发了各类医疗废弃物处理处置技术与装备。有资料表明，世界上许多国家已经对医疗废弃物处理做出了明文规定，并开发了相应的管理设施和处理处置设备。如日本、德国等发达国家，采用集中焚烧处理的方法。将医疗废弃物同可燃生活垃圾分类收集在一起，作为燃料进行焚烧并获得热能进行回收利用。法国要求医疗废弃物必须由专业的医疗废弃物焚烧处理站处理，规定所有医院产生的垃圾，即使是办公室垃圾也不得混入生活垃圾，有偿地在专业医疗废弃物焚烧处理站进行集中处理。加拿大协德技术公司开发了一种医疗废弃物高温高压粉碎处理技术及设备，该技术是将医疗废弃物通过铝制小车送入特种压力容器中，由计算机控制对医疗废弃物进行真空、高温和高压蒸汽等消毒处理，使医疗废弃物达到规定的安全排放标准，

再送入粉碎机彻底销毁。

医疗废弃物的处理方法主要可以分为焚烧和非焚烧两大类。非焚烧技术有机械处理法、化学处理法、热处理法、高温灭菌法、生物处理法、微波处理法、等离子体法、填埋法等。然而焚烧技术因大幅度无害化减容，灭菌彻底，占地面积少，处理方便快捷等优点而成为医疗废弃物最基本、最有效的处理方法之一，已在一个多世纪的应用实践中，被各国广泛采纳，成为各国医疗废弃物处理的主要方式。国内在20世纪80年始研制开发了以焚烧炉为主的医疗废弃物处理技术。焚烧处理技术 在炉型结构上由简单的蓖式炉型、小型焚烧装置，发展到两段式智能控制焚烧炉及其净化设备，在焚烧工艺上由低温氧化态燃烧处理，发展到高温还原态燃烧加二次高温氧化态燃烧，在焚烧规模上由分散单独焚烧处理发展到大规模集中焚烧处理。在处理医疗废弃物的过程中，提高了焚烧温度、改善了燃烧状况以及增加了自动控制装置，极大地降低二次污染物（如烟气中的有毒有机物PCDD/Fs等，灰渣中的重金属污染物）的产生量，提高了焚烧处理的效率，大幅度控制有害气体的排放。鞍山热能研究院 结合医疗废弃物的特性，将医疗废弃物贫氧燃烧热解气化技术同冶金工业的炉渣综合利用技术、氧燃供热技术、水冷挂渣炉壁技术、水淬渣技术、余热利用技术等进行复合，发展了“熔渣法热解焚烧技术”处理医疗废弃物。在特定地区极具应用前景和借鉴性。但是，为了克服医疗废弃物在焚烧过程中产生剧毒性的持久性有机污染物PCDD /Fs的缺点，在焚烧技术处理时，需要配备一定的烟气净化装置以及焚烧残留物处理设备。 3、 医疗废弃物焚烧过程及影响因素

医疗固体废弃物的焚烧过程，本质上是质量传递、热传递、动量传递、化学反应、结构变化等物理化学反应综合在一起的一个复杂过程。废弃物的焚烧过程可分为预热、水分蒸发、升温、挥发份析出、着火和固定炭燃烧等过程。伴随着这些过程的开始、发展、结束、交替，废弃物先吸收热量，温度上升，失去水分，局部分解析出可燃成分，然后着火燃烧，放出热量，直到燃烬冷却。废弃物本身随着这些过程逐步减容，最后成为残留灰渣。

废弃物焚烧的影响因素主要包括：垃圾的性质、在燃烧室停留时间、温度、湍流度、过量空气系数等。其中停留时间、燃烧温度、湍流度是关键因素，通常被称为“三T（即time、temperature、turbulence）”要素。停留时间影响焚烧残渣的热灼减率和焚烧去除率，也影响燃烧效率、焚烧去除率和PCDD/Fs分解率。废弃物在焚烧炉内的停留时间越长，与空气接触越充分，燃烧越完全，PCDD/Fs分解越彻底。废弃物焚烧过程还要求控制适宜的燃烧温度。燃烧温度过低，会使废弃物燃烧不完全。热解过程中温度对PCDD/Fs生成的影响很大，在700～850℃温度区间很容易生成PCDD/Fs。我国《医疗废弃物集中焚烧处置工程建设技术要求（试行）》（环发[2004]15号）规定，控制二次燃烧室烟气温度≥850℃，烟气停留时间≥2.0秒。控制烟气在二燃烧室停留时间大于2s，烟气出二燃烧室的温度大于1000℃，则PCDD/Fs可以完全分解。燃烧温度愈高，燃烧反应速度越快，废弃物在焚烧炉内的停留时间就可以缩短，但过高的燃烧温度会加快焚烧炉内结构的腐蚀速度，使灰渣熔结，还会促进氮氧化物的生成。所以燃烧温度不宜过高，通常，回转式焚烧炉其燃烧温度不宜高于1200℃。目前医疗废弃物焚烧装置普遍采用燃油/燃气作为辅助燃料，以减少二次污染问题。湍流度是表征医疗固体废弃物和空气混合程度的指标。湍流度越大，废弃物与空气的混合程度越好，有机可燃物能及时获取燃烧所需的氧气，燃烧反应越完全。湍流度受多种因素影响，如空气的供给量和废弃物在焚烧炉中的行进方式等。最近，新型节能无污染焚烧技术不断更新出现，如日本的微波焚烧装置（10kg/h），美国加利福尼亚州的高效调协式焚烧炉（30kg/h）等. 另外，医疗废弃物的热值以及组成成分尺寸也是影响焚烧的两个主要因素。热值越高，燃烧过程越易进行，燃烧效果越好。废弃物的组成成分尺寸越小，单位质量或体积废弃物的比表面积越大，与周围氧气接触的面积越大，焚烧过程中传热传质效果越好，燃烧效果越完全。

4、 常用的焚烧炉类型

医疗废弃物的焚烧需要专用的焚烧设备。它要求高而稳定的炉温、良好的氧气混合、足够的气体停留时间、深度的气体净化过程等。按焚烧形式可分为燃气焚烧、燃油焚烧和燃煤焚烧；按照主燃室的外型结构可分为卧式和立式两种；从燃烧的方式上可分为层燃烧方式、流化悬浮燃烧方式和沸腾悬浮燃烧方式；从炉型结构上可分为固定床焚烧炉、回转窑焚烧炉、流化床焚烧炉、炉排型焚烧炉、热解焚烧炉等。 4.1固定床焚烧炉

如图1所示，固定床焚烧炉外型尺寸相对较小，制造简单，在中小医院中广泛使用。它含固定床焚烧第一燃烧室和立式圆筒第二燃烧室。医疗废弃物通过自动进料系统进入料槽中，在推料油压缸的作用下，经下方进料门进入卧式燃烧室的炉床。 图1 固定床焚烧炉示意图

第一燃烧室炉床的底部和四周由鼓风机送人空气，供废弃物燃烧，未燃烬的可燃气体进入第二燃烧室。正常运行时第一燃烧室炉温维持在850～1000℃，第二燃烧室的运行温度维持在900～1100℃。为了达到设计的焚烧温度和焚烧效果，配置了第一、第二燃烧室的送风系统和柴油燃烧器。根据炉温控制第一、第二燃烧室燃烧器的启、停。浮在炉床上的废弃物在炉内与热空气接触，升温、干燥、着火、燃烬，并由推灰油缸推向前进。除灰渣系统采用水封密闭除灰渣设备， 自动除渣设备可将炉灰从燃烧室炉床连续或间断地输送到固化线上。整个焚烧设备和尾气处理设备负压运行。

由于废弃物物料在固定床面上透气性较差，燃烧过程中缺少必要的翻动，湍流度差，容易产生死角，加之集中处理等因素，已逐渐地被其它炉型取代。 4.2 回转窑焚烧炉

用于医疗废弃物焚烧的回转窑焚烧炉由回转窑第一燃烧室和立式圆筒第二燃烧室组成。回转窑第一燃烧室主体是一个圆柱形筒体，内衬耐火材料，其略倾斜水平安装，进料端高于出料端，筒体外围轮带，轮带搁置在前后传动轴上，通过传动轴带动筒体围绕轴心整体转动，使废弃物混合、着火并沿倾斜角度向倾斜端翻腾状移动。炉内废弃物在炉体缓慢转动过程中，分解、气化成为可燃气体进行燃烧，并在二燃室内实现完全燃烧，通过助燃油使二燃室温度

达到所要求的温度。回转式焚烧炉结构见图2： 图2 回转式焚烧炉结构示意图

回转窑焚烧炉处理医疗固体废弃物时采用富氧燃烧方式。鼓风机送来的燃烧空气在窑体的前端进入炉内，并在附近部位设置第一燃烧室，以确保回转窑的燃烧温度在850℃～1000℃。第二燃烧室是一个衬有耐火材料的垂直圆形钢制筒体，底部设有二次燃烧器和二次风接口，以满足设计温度900℃～1200℃的要求。第二燃烧室要有足够的空间，保证烟气在第二燃烧室的停留时间为2秒以上，以确保废气中的CO成份彻底焚烧和PCDD/Fs高度分解。为了减少烟气中的氮氧化物的含量，第二燃烧室的正常燃烧温度维持在1100℃以下（氮氧化物的生成一般需1200℃以上的高温）。同时在第二燃烧室中，尾气中的灰尘颗粒下落，这样有助于减少焚烧炉出口的飞尘浓度。

回转窑焚烧炉有诸多优点，比如：焚烧物料翻腾前进，辐射、对流、传导三种传热方式并存于一炉，热利用率高；焚烧过程中垃圾在炉内能得到充分的搅拌、翻滚，使废弃物的新鲜表面不断曝露于空气中，与空气充分接触；湍流度好，炉内不存在因垃圾分布不均匀或料层太厚而产生垃圾未烧到的死角；回转窑对燃料的适应性广，可焚烧不同性质的废弃物；进料弹性较大，对焚烧物形状、含水率要求不高；回转窑的热灼减率可以达到小于3％的效果。然而回转窑的保温效果不十分理想，热损失稍高；当废弃物热值低于2200kcal/kg时需要添加喷油助燃，喷油量大小取决于废弃物热值及低热值废弃物处理量。 4.3 循环流化床焚烧炉

CETEC涡旋循环流化床焚烧炉的结构示意图如下： 图3 CETEC涡旋循环流化床焚烧炉结构示意图

焚烧炉由内循环流化床，涡旋燃烧段，高效旋风分离器及物料循环系统组成。流化床独特的结构和流化风控制，使砂粒产生大尺度内循环运动。垃圾入炉后和灼热的石英砂迅速混合燃烧，其中的不可燃物在内循环流动砂的作用下推向排渣口排出。二次风从炉体中部分级切向高速喷入，在悬浮燃烧段产生强烈的涡旋流动，使悬浮段湍流强度大，燃烧速率高。烟气离开炉膛后进入高温旋风分离器，未燃烬的颗粒被分离下来，送回焚烧炉内进一步燃烧，部分未燃气体在高温和强烈的湍流作用下可充分燃烬。

循环流化床焚烧炉的优点在于：（1）最适合焚烧低热值垃圾燃料。由于焚烧炉炉内含有一定量的炉料，炉内气、固流体强烈混合，垃圾进入炉内即和炽热的石英砂迅速、充分混合，垃圾从加热、干燥到燃烧全过程完成迅速，焚烧炉蓄热量大，着火条件好，燃烧稳定性好。（2）环保性能好。循环流化床燃烧室温度控制在850～950℃之间，氮氧化物排放低。循环流化床垃圾焚烧炉燃烧温度稳定且均匀，在炉型的设计上使烟气在炉内停留时间加长，因此破坏了有毒、有害气体的产生环境，从根本上降低了有害气体产生量。（3）垃圾减量化程度最高，灰渣可综合利用。循环流化床焚烧炉对垃圾的燃烬率最高，灰渣中不含有机物和可燃物，灰渣无异味可直接填埋或综合利用，灰渣中金属可回收。 4.4 炉排型焚烧炉

将废弃物置于炉排上进行焚烧的炉子称为炉排型焚烧炉。炉排型焚烧炉又可分为固定炉排焚烧炉和活动炉排焚烧炉。

固定炉排焚烧炉的炉排可以是水平的也可以是倾斜的。水平固定炉排焚烧炉的废弃物从炉子上部投入后经人工扒平，使物料均匀铺在炉排上，炉排下部的灰坑兼作通风室，由出灰门处靠自然通风送人燃烧空气，也可采用风机强制通风。为了使废弃物焚烧完全，在焚烧过程中，需对料层进行翻动，燃尽的灰渣落在炉排下面的灰坑，人工扒出，劳动条件和操作稳定性差，炉温不易控制，因此对废弃物量较大及难于燃烧的固体废弃物是不适用的。它只适用于焚烧少量的如废纸屑、木屑及纤维素等易燃性废弃物。倾斜式固定炉排焚烧炉的基本原理同前，只是炉排布置成倾斜式，有的倾斜炉排后仍有水平炉排，这样增加一段倾斜段可有

一个干燥段以适应含水量较大的固体废弃物的焚烧。此种炉型仍只能用于小型易燃的固体废弃物焚烧。固定炉排焚烧炉只能手工操作、间歇运行，劳动条件差、效率低，拨料不充分时会焚烧不彻底。

活动炉排焚烧炉即为机械炉排焚烧炉。炉排是活动炉排焚烧炉的心脏部分，其性能直接影响垃圾的焚烧处理效果，可使焚烧操作自动化、连续化。按炉排构造不同可分为链条式、阶梯往复式、多段滚动式焚烧炉等。我国目前制造的大部分中小型垃圾焚烧炉为链条炉和阶梯往复式炉排焚烧炉，功能较差。 4.5 热解焚烧炉

热解焚烧炉也称为缺氧式热裂解焚烧炉，基本原理为：医疗废弃物在一燃烧室氧气不足的状态下加热、干燥、引燃，热裂解为可燃性气体并将其导入第二燃烧室。导出的可燃性气体在第二燃室与空气充分混合、引燃，在充分的空气供应下高温氧化。利用高温热解焚烧，废弃物在空气不足的情况下燃烧或裂解产生的气体含有较多的碳氢化合物，这些烟气可以在第二燃烧室中很容易充分破坏掉，因此对尾气排放有利。其最大优势是PCDD/Fs的检测值非常低。

热解焚烧炉又有立式和卧式两种，立式旋转热解焚烧炉有第一燃烧室和第二燃烧室。第一燃烧室主要功能是给料、干燥、热解气化、燃烧和出渣；第二燃烧室主要功能是将第一燃烧室生成的CO、H2、CH4气体充分燃烬。其结构示意见图4： 图4 立式旋转热解焚烧炉示意图

医疗废弃物倒入炉体上部的料仓后,由给料机均匀送入炉膛,通过炉体旋转使医疗废弃物均匀分布在干燥层上部。炉膛内自上而下依次为干燥层、热解气化层、燃烧层、燃烬层和冷却层。运行时,从炉体底部送入一定量的空气(只满足燃烧层所需氧量),先经过冷却层冷却燃烬的炉渣,同时加热空气,再通过燃烬层和燃烧层,供给其空气量使医疗废弃物燃烧至1100～1300 ℃,所产生的热量由烟气带入热解气化层,在1100～600℃温度下使医疗废弃物热解气化生成以H2 、CO、CH4等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体,与烟气混合并进入干燥层。高温气体使刚加入炉膛内的医疗废弃物干燥,温度达600～300℃的混合气体再进入第二燃烧室,停留时间≥2s 。在二次空气及辅助燃料(实际运行时很少使用)作用下,≥1100℃的燃烧温

度使混合气体充分燃烬,产生的高温气体进入余热锅炉进行热交换。

立式旋转热解焚烧炉的特点是供给一燃室的空气由炉子底部进入，冷却炉渣的同时加热空气；热分解层为缺氧分解,因此NOx 、SOx 、HCl的产生量少；和其他焚烧炉相比, 立式旋转热解焚烧炉在整个运行过程中粉尘的产生量最少。

国外多为卧式热裂解焚化炉，卧式热裂解医疗废弃物焚化炉处理流程（干式）见图5： 图5 卧式热裂解医疗废弃物焚化炉处理流程（干式）

卧式热裂解焚化炉炉体从外观上也包括两个圆筒状燃烧室，分别为主燃室及二次燃烧室。

该热裂解焚化炉及控气热裂解式燃烧系统采用分段式向主燃室提供助燃空气。为了保持缺氧燃烧，提供的助燃空气量低于理论完全燃烧的空气量。由于主燃烧室为缺氧燃烧，产生的废气中含有大量的H2、CO及碳氮化合物等高热值的可燃性气体。为了使这些气体充分燃烧，在二次燃烧室口处设置一高低火式燃烧机辅助燃烧，以确保燃烧气体于二次燃烧室出口中心温度达到850～1100℃，并使燃烧气体有足够的滞留时间(≥2s)，比较彻底地破坏包括PCDD/Fs 等有毒有害气体，并使燃烧效率维持在99.9%以上。

医疗废弃物热解与直接焚烧相比具有诸多优点，比如：（1）可将固体废弃物中的有机物转化为燃料气、炭黑、燃料油，而这些可以做为新的能源；热解炉所需空气量仅为焚烧所需空气量的20％～30％；热解产生的热解气体热值很高，第二燃烧室可靠热解气自燃，基本不耗油；另外还可用尾气加热空气，向热解炉通入空气。（2）废弃物先在还原性气氛下热分解制备可燃气体，废弃物中的有价金属没有被氧化，利于有价金属的回收利用；同时垃圾中的Cu、Fe等金属不易生成促进PCDD/Fs形成的催化剂；废弃物中的硫、重金属等有害成分被固定在炭黑中，减少了处理成本。（3）热分解气体燃烧时空气过剩系数较低，由于是缺氧分解，其排气量少，有利于减轻对环境的二次污染，提高能量利用率，降低NOx的排放量。（4）含碳灰渣在高于1300℃以上的高温熔融状态下进行燃烧，能扼制PCDD/Fs毒性物的形成，熔融渣被高温消毒可实现再生利用，同时能最大限度地实现垃圾减容、减量化。因此热分解焚烧炉配风量小、耗能低，技术比较先进，适用于处理热值高的医疗固体废弃物。 由于PCDD/Fs是由氧原子键合含氯苯环，废弃物在没有氧气参与的情况下热解，就能有效地抑制PCDD/Fs的生成。因此热解排放物中的PCDD/Fs的浓度极低。 5、 PCDD/Fs的排放

PCDD/Fs是由苯环与氧、氯等组成的族有机化合物，无色无味的固体，在大部分有机溶剂中溶解度很小，但是有很强的脂溶性，极易溶于脂肪，因此也极易蓄积在人和动物的脂肪、肝脏和乳汁内。PCDD/Fs具有很高的致死性，其毒性是的1000倍，砒霜的900

倍，是至今已知物质中毒性最强的化合物。而且PCDD/Fs在环境中化学稳定性很好，很难分解，其半衰期一般长达5～10年，因而蓄积在环境中或在环境中运动时常常对大气、土壤、河流、湖泊、海洋等造成严重污染。

研究表明，PCDD/Fs对人体产生的主要危害有以下几个方面：可产生氯痤疮、出现黑头粉刺、淡黄色囊肿，主要分布在眶周、颞部、耳后、阴囊等；可引起软组织、结缔组织、肺、肝、胃癌及非何杰氏淋巴瘤；对生殖系统也有很多的影响，可以降低男性精子数、可致睾丸畸形、行为反应女性化等；可改变女性激素水平，降低受孕率，增加流产率等；出生缺陷如腭裂、生殖器异常等。比如在1962～1971年间，美国在越南北部喷洒了4163万升含有PCDD/Fs的脱叶剂，使至少100万人身患精神错乱、癌症、生育能力丧失或降低等疾病，同时造成了数十万计的畸形儿；1998～1999年间，在德国、比利时等国先后发生人和家禽PCDD/Fs中毒及多氯联二苯中毒等恶性事件，造成了巨大的经济损失。 5.1 焚烧过程中PCDD/Fs的合成

环境中PCDD/Fs的一个重要来源是燃烧反应。含铅汽油由于添加了由四乙基铅及含氯有机物例如1－氯萘、二氯乙烷等配成的铅水，燃烧时就容易生成少量PCDD/Fs；焚烧氯丁橡胶制品、聚氯乙烯制品(废弃轮胎、管线、一次性医疗用具、日用品等)，焚烧PCBs，PHAs等危险化学品污染物、医疗废弃物，甚至焚烧城市垃圾，其烟气、飞灰和残渣中都含有PCDD/Fs。据报道，焚烧生活垃圾1kg能产生11～255ng PCDD／Fs(以I—TEQ 计，以下同)，而焚烧废弃塑料1kg则会产生高达370ng的PCDD／Fs。医疗废弃物中塑料制品的比例明显高于生活垃圾，因此焚烧医疗废弃物时如处理不当极易产生PCDD/Fs，而且焚烧医疗废弃物时PCDD/Fs的产生量是一般垃圾的数倍或数十倍。

PCDD/Fs的产生和废弃物的焚烧温度有密切的关系， 图6 热解过程中温度对二噁英类毒物生成的影响

图6是热解温度对二噁英类毒物生成的影响，在医疗废弃物热解过程中，700℃～850℃这个温度段最容易产生PCDD/Fs。研究结果表明，PCDD/Fs在900℃下2秒或是1000℃下1秒会彻底分解。但当尾气温度为300℃～400℃时，前驱体在铜、铁等重金属的催化下会再合成PCDD/Fs，350℃时是合成的峰值。当CO的浓度在10～2144ppm之间时，PCDD/Fs的排放因数和CO的排放因数存在线性关系。尾气中PCDD/Fs的含量与原料中的有机氯含量并不呈现线性关系，无机氯也会在降温过程中参与合成PCDD/Fs。例如：CuC12就是较好的氯化催化剂。Gullett从3个方面概括了铜络合物在形成PCDD／Fs时的催化活性：使HCl和O2生成C12；使芳环结构被Cl2氯化；使氯代芳烃形成双环结构。Ronald用浸渍CuC12的活性炭于300 ℃,在体积分数为5%的HC1湿空气流中燃烧，模拟垃圾焚烧飞灰在有无机氯源时低温催化燃烧的情况，证实了上述过程，并进一步阐述了垃圾焚烧时PCDD

／Fs的形成机理，提出有氯酚前体存在时形成PCDD／Fs的速率比从残碳开始 “从头合成”(the de novo synthesis)约快3 000倍。

5. 2 焚烧过程中降低PCDD/Fs排放量的方法

在医疗废弃物焚烧过程中，降低PCDD/Fs的排放可采取下列的方法：（1）高温稳定燃烧：第二燃烧室温度要大于900℃，并且烟气停留时间≥2s，约99.9％的PCDD/Fs可被分解。（2）添加助燃物混合焚烧：焚烧时在炉内加入纸、木等助燃物，也可明显降低PCDD/Fs浓度。(3)急速冷却或活性喷射碳吸附：烟气飞出燃烧炉后，在0.2s内将烟气温度急速降到100℃，烟尘和PCDD/Fs的驱除率达99％。也可用活性喷射碳吸附，减少PCDD/Fs的排放。(4)尽量减少废弃物中氯的含量；(5)采用三乙醇胺、乙醇胺、异丙醇胺和三乙醇胺与NaOH、KOH的混合物作为PCDD/Fs再合成反应的抑制剂；(6)用V2O5和WO3作为氧化分解PCDD/Fs的催化剂；(7)采用湿法洗涤烟气，用布袋除尘器除尘可以将吸附在飞灰上的PCDD/Fs滤除；(8)尾气中含有硫会毒化重金属，降低催化作用，减少PCDD/Fs再合成，可将废弃物与煤混烧。 6、 烟气净化系统

医疗废弃物焚烧烟气中还含有大量的污染物，主要包括酸性气体（HCl、HF、SOx、NOx等）、固体颗粒物（惰性金属盐类、金属氧化物等）、重金属（Hg、Pb、Cr等）和有机剧毒性污染物（PCDD/Fs等）四大类。为了防止医疗废弃物焚烧处理过程对环境造成二次污染，必须采取严格的措施，利用烟气净化系统控制污染物的排放。 6.1烟气冷却

烟气冷却是将高温烟气迅速冷却到300℃以下，一方面使烟气的温度适合于烟气净化设备的工作温度，另一方面防止PCDD/Fs再生。

烟气冷却方式可用管式冷却、水喷淋冷却、风冷却等形式。一般采用管式冷却方式，可同时回收余热产生热水或蒸汽，对后续的烟气净化影响小。水喷淋冷却也是经常会用到的，主要设备是蒸发冷却塔，即往塔内喷洒水雾，利用水在高温条件下迅速蒸发而吸收大量的热量，从而达到降温的目的，同时也可除去部分烟尘。 6. 2酸性气体的净化

传统的酸性气体净化方法有湿法、半干法和干法三种。

湿法净化工艺流程是烟气经过除尘后，从底部进入NaOH填充塔，与自上而下流动的碱性溶液接触，除去酸性气体。从填充塔排出的废液经冷却塔冷却并加入碱液后循环使用，其沉淀物和部分废水需定期处理达标排放。该方法吸收剂耗量小（1:1.2）；烟气与碱性溶液接触面积大、时间充分、反应快，净化效率高达98－99％；对重金属和颗粒物也具有比较好的去除效果；可以满足严格的排放标准。但是流程复杂，配套设备多，而且产生的洗涤废水需要处理，尤其是废水中的重金属含量高，需要复杂的废水处理工艺。

半干法净化工艺流程是将石灰乳喷入雾化反应器，在反应器内烟气中的酸性气体与石灰乳发生反应，水分被蒸发，吸附生成的较大的固态颗粒沉降在反应器的底部，细小的颗粒与粉尘一道被其后的除尘器捕捉下来。该方法吸收剂用量为1:2，净化效率95～99%，流程相对简单，不会产生废水。但是对操作水平要求比较高，如烟气在吸收塔停留的时间、吸收剂的颗粒度和浓度等；对喷嘴的要求也高。

干法净化工艺流程为将石灰粉喷人反应器中，与酸性气体接触发生反应后产生固态化合物。反应生成物一部分从反应器的底部摊出，另一部分在除尘器中被捕捉下来。这种工艺吸收剂用量较高(1:3～4),净化效率不高（80～90％），工艺简单，对喷嘴的要求高。

在实际的应用中，往往采用综合的工艺流程。如向高温烟气中喷入含有NaOH的温碱水，在烟气降温的同时，NaOH与烟气中的酸性气体发生化学反应，降低了烟气中的酸性气体、重金属和颗粒物的含量，随后向含水量很高的烟气喷入消石灰粉末，进一步净化了烟气。

这种综合工艺结合了湿法和干法的优点，提高了吸收效率，并可以使高温烟气迅速降温，大幅度缩短烟气在500～300℃的PCDD/Fs易重新合成温度区间的停留时间。 6. 3重金属和有机剧毒污染物的净化

重金属和有机剧毒污染物的净化主要是采用活性炭吸附。活性炭有极大的比表面积，因此即使是少量的活性炭，只要与烟气混合均匀，且接触时间足够长，就可以达到很高的吸附净化效率。

6. 4颗粒物污染物的净化

颗粒物的净化主要有袋式除尘器和静电除尘器。它们各有优缺点，见表3： 表3 袋式除尘器与静电除尘器性能比较表

袋式除尘器除尘效果优于静电除尘器，同时还具有净化其它污染物的能力(如重金属、PCDDs等)。虽然袋式除尘器易受气体温度和颗粒物粘性的影响，致使滤料(耐高温、耐冲击)的造价增加和对清灰不利，但净化效率却不受颗粒物比电阻和原始浓度的影响。而太高或太低的比电阻却使静电除尘的净化效率降低，故二者各有其优缺点。由于袋式除尘器在高效除尘的同时兼有净化其它污染物的作用，近年来国内外的现代化垃圾焚烧厂大都采用袋式除尘器。

另外还有多管旋风除尘的方法。旋风除尘器是利用离心力原理从气体中去除尘粒的设备。含尘气体进入此除尘器后，由于离心力的作用，尘粒沿圆筒壁旋转下降，被净化的气体通过排尘管排出，分离下来的尘粒则通过排尘口进入下部的卸尘装置。这种除尘装置结构简单，造价低廉，管理方便，除尘效率一般可达85％左右，高效多管除尘器的除尘效率可达90％以上。

7、 医疗废弃物焚烧炉污染物排放极限

根据国家环保总局的要求，医疗废弃物必须彻底焚烧，医疗废弃物焚烧污染控制标准见表4和表5：

表4 医疗废弃物焚烧炉大气污染物排放限值

1） 在测试计算过程中，以11%O2（干气）作为换算基准。换算公式为：

式中，c——标准状态下被测污染物经换算后的浓度，mg/m3; Os——排气中氧气的浓度，％；

Cs——标准状态下被测污染物的浓度，mg/m3。 表5 医疗废弃物焚烧炉污水排放限值

注：*排入GB 3838中Ⅲ类水域和排入GB 3097中二类海域的污水，执行一级标准；排入GB 3838中Ⅳ、Ⅴ类水域和排入GB 3097中三类海域的污水，执行二级标准；排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，执行三级标准。 **加氯消毒后须进行脱氯处理，达到本标准。 8、 焚烧体系的优缺点

现将焚烧体系的优缺点汇总于表6： 表6 焚烧体系的优缺点

9、 回顾与展望

焚烧技术的最大优点是：经燃烧后医疗废弃物的体积极大地减少，节约堆放的场地，消毒彻底，避免了堆放时由于发酵所生成的奇臭和有毒气体和液体的排放，避免了填埋的潜在危害。但是，焚烧体系的还有难以克服的缺点：产生有毒的PCDD/Fs气体，同时排放出固态微粒（悬浮物）和微量的重金属，对环境、生态和人类（尤其是对妇女和儿童）的健康已经构成了威胁。另外，焚烧技术的成本很高，有机质的彻底完全燃烧需要高水平的催化燃烧科学技术才能达到纳克级的水平。

我国焚烧技术的推广还存在下列问题：（1）许多医用焚烧炉都是小型焚烧炉，无二次燃烧室，炉温低，排气高度不够，无监控和应急装置，无显示和记录焚烧过程、燃烧温度、炉膛压力装置，无尾气净化装置，排放的尾气中含有大量PCDD/Fs，对大气造成二次污染。（2）国内外均缺乏控制PCDD/Fs产生的新方法研究，例如通过引入催化剂、助催化剂、富氧剂、助燃剂等，防止PCDD/Fs等有害物质的产生。（3）第二燃烧室温度有待优化或确定，温度的设定要考虑的实际情况，例如在焚烧炉启动时的温度要例外考虑。（4）国内外对烟气停留时间有不同的规定，停留时间有待优化。（5）除尘装置、残渣处理方法有待改进和优化。（6）国内外对于医疗废弃物焚烧炉中湍流程度的研究较少，有待进一步研究。

非焚烧技术方兴未艾，刚刚兴起，有很多问题还需要进一步深入研究。非焚烧技术的成本总的来说要比焚烧技术低，这就是它的强大的发展潜力所在。目前我国对医疗废弃物的处理也主要采用焚烧法，但是由于我国对焚烧技术的研究起步较晚，焚烧技术尚不成熟，排放指标大多达不到我国医疗废弃物焚烧炉污染物的排放极限。另外我国对医疗废弃物的管理还存在一定的混乱，对医疗废弃物无害化处理的认识还不够。因此，我国在对焚烧技术进行进一步深入的研究同时，还应加强的干预力度，制定相应的法规和管理法则，尽量采取集中收集、集中焚烧的处理方法。

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